集微網消息（文/Oliver），新冠肺炎疫情爆發以來，紅外熱像儀在全國各地的防疫工作中起到了重要作用。究竟這款抗疫神器的工作原理是什麼？疫情結束後這類産品又将被應用在哪些場景呢？

為了探索紅外熱成像原理與其他廣泛應用，6月12日，集微網邀請到了上海巨哥電子科技有限公司創始人沈憧棐做客第十二期“開講”，帶來了以《紅外熱成像抗疫神器原理及其工業和消費級應用》為主題的精彩演講。

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工作原理

在疫情期間，全國各地的機場、火車站、醫院、寫字樓都可以看到紅外熱像儀對人們的體溫進行快速篩查，其原理就是通過探測物體自身發出來的熱輻射來成像。沈憧棐表示，溫度在絕對零度（零下273攝氏度）以上的所有物體，無時無刻不在發出熱輻射。

從物理上來看，有一個非常著名的“黑體輻射曲線”，它是指所有的物體發射熱輻射的功率和它的波長存在一定關系，下圖有很多條曲線，每一條線對應一個溫度值，300K一般接近于常溫，0K就是零下273攝氏度。橫坐标是波長，縱坐标是輻射功率。

沈憧棐表示，溫度越高，熱輻射能量就會越大，而熱輻射的功率跟絕對溫度的4次方成正比。有了這個關系，熱成像儀探測到物體發射的就不僅僅是功率了，還能夠計算出它的溫度值。

值得一提的是，黑體輻射曲線還包含一項重要指标——發射率。每種物體的發射率是不一樣的。有的物體發射率是高的，例如黑體的發射率是1，其他的物體的發射率則低一些。如果不知道物體的發射率，那麼計算溫度時就會出現偏差，所以現在有很多軟件會進行修正。

紅外熱成像的成像原理和可見光成像有一定的相似之處，兩者的光路圖是一樣的。但兩者還存在着幾點區别，例如紅外熱成像所探測到的是物體本身發出的紅外線，可見光成像看到的是物體反射的可見光；紅外熱成像用到的鏡頭是鍺鏡頭，可見光成像所使用的一般玻璃不能夠穿透紅外線；紅外熱成像使用的是焦平面紅外圖像傳感器，使用的是MEMS工藝，技術難度很大，而且這個探測器需要在真空中工作，封裝工藝也需要使用真空封裝。

特點和應用場景

紅外熱成像儀有三大特點，第一個特點就是能夠實時顯示物體各點溫度，溫度越高的物體，熱輻射的能量就越大，溫度越低的物體熱輻射能量就越小，熱成像儀通常用不同的顔色來代表溫度的高低，同時能夠測量幾萬點的溫度信息。

第二個特點是能夠夜視，無需任何照明。由于紅外熱像儀是根據熱輻射來呈現，成像不依賴于任何的光線，所以在軍方經常被用做夜視儀，還有在一些安防監控的行業用來做夜視的監控。

第三個特點是能夠穿透煙霧，可用于消防救援。沈憧棐指出，由于熱輻射通常是指8~14微米波長的紅外光，它的波長比較長，穿透能力比較強，在有煙霧的時候它有很強的穿透能力。

根據紅外熱像儀的特點，可以将其分為兩種，一種是成像性，主要是用于夜視和視覺增強；另一種是測溫型，主要用于測量溫度。

沈憧棐表示，成像型的應用主要包括安防監控、車載/船載夜視，消防救援等。測溫型則在電力行業應用非常廣泛，主要用來檢測電力設備的運行狀态，例如一些電力設備如果出現過載或接頭老化等狀況，都會引起溫度異常，紅外熱成像儀可以很好的監控和定位這些狀況。另外，測溫型還能應用在石油化工、動車接觸網、汽車玻璃、太陽能電站、電路闆檢測等領域。

另外，在生物醫療領域，測溫型紅外熱像儀也得到了充分地應用。例如乳腺癌等疾病的病變檢測和放療評估、新冠肺炎等體溫監測，還有農業養殖業中的豬瘟檢測和農業研究等。

無黑體測溫

成像型熱像儀是定性比較，它隻需要比較高低溫區域的熱輻射大小即可獲得圖像，無需計算溫度值。而測溫型熱像儀在成像基礎上還需獲得準确溫度值，技術難度較大，因為還要考慮環境溫度變化、探測器相應變化、探測器芯片自身溫度變化、光學透過率變化、熱像儀各組件溫度變化、與環境熱交換變化、溫濕度和大氣透過率變化等幹擾因素。

由于測溫型紅外熱成像儀很難實現，市面上很多廠商開始采用“成像型 黑體”的方式來進行測溫，也就是在較小的溫度範圍内，熱像儀響應按線性近似處理，并用黑體提供實時溫度參照。

但這種方法存在許多缺點，例如安裝複雜、布置和收納困難、兩個設備聯動可靠性差、使用溫度範圍窄、測溫響應受環境影響大等。

而巨哥電子智能人體測溫方案無需黑體也能實現精準測溫，即插即用、安裝簡單。據沈憧棐介紹，巨哥電子的紅外熱像儀測溫精度優于±0.5攝氏度，穩定環境下優于±0.3攝氏度。

疫情期間，巨哥電子的産品部署在虹橋機場、虹橋高鐵站、上海火車站、上海地鐵200多個站點、樓宇商場、醫院、政府學校等等，所有這些産品在沒有黑體的情況下都能夠做到精準測溫。

巨哥電子的産品在其他行業的應用也很好的描繪出了紅外熱像儀除抗疫之外的市場，例如高鐵接觸網，電力機器人；電力無人機；工業自動化（電池檢測、機房監控、釀酒自動化、冶金）；手機熱像儀；AR眼鏡等。另外，巨哥電子還能夠提供整體的紅外雲系統方案，包括前端采集監控子系統、雲平台和監控分析報警子系統。

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